Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

ChemFET является химически чувствительным полевым транзистором , который является полевым транзистором используется в качестве датчика для измерения химических концентраций в растворе . [1] При изменении целевой концентрации аналита соответственно изменяется и ток через транзистор . [2] Здесь раствор аналита разделяет электроды истока и затвора . [3]Градиент концентрации между раствором и электродом затвора возникает из-за полупроницаемой мембраны на поверхности полевого транзистора, содержащей рецепторные фрагменты, которые предпочтительно связывают целевой аналит. [3] Этот градиент концентрации заряженных ионов аналита создает химический потенциал между источником и затвором, который, в свою очередь, измеряется полевым транзистором. [4]

Строительство [ править ]

См. Также: ISFET
Схематическое изображение ChemFET. Исток, сток и затвор - это три электрода, используемые в системе полевых транзисторов. Электронный поток проходит в канале между стоком и истоком. Потенциал затвора управляет током между электродами истока и стока.

Исток и сток ChemFET сконструированы так же, как и ISFET , с электродом затвора, отделенным от электрода истока раствором. [4] Интерфейс электрода затвора с раствором представляет собой полупроницаемую мембрану, содержащую рецепторы, и зазор, позволяющий испытуемому веществу вступать в контакт с чувствительными фрагментами рецептора. [5] Пороговое напряжение ChemFET зависит от градиента концентрации между анализируемым веществом в растворе и анализируемым веществом, контактирующим с полупроницаемым барьером, встроенным в рецептор. [5]

Часто ионофоры используются для облегчения подвижности ионов анализируемого вещества через субстрат к рецептору. [6] Например, при нацеливании на анионы соли четвертичного аммония (такие как бромид тетраоктиламмония ) используются для обеспечения катионной природы мембраны, облегчая подвижность анионов через субстрат к фрагментам рецептора. [7]

Приложения [ править ]

ChemFET могут использоваться как в жидкой, так и в газовой фазе для обнаружения целевого анализируемого вещества, что требует обратимого связывания анализируемого вещества с рецептором, расположенным в мембране электрода затвора. [8] [3] ChemFET имеет широкий спектр применения, в том числе, в первую очередь, для селективного определения анионов или катионов. [5] Больше работы было сделано с катион-чувствительными ChemFET, чем с анион-чувствительными ChemFET. [5] Определение анионов сложнее, чем определение катионов в полевых транзисторах ChemFET из-за многих факторов, включая размер, форму, геометрию, полярность и pH интересующих веществ. [5]

Практические ограничения [ править ]

Корпус ChemFET обычно считается прочным. [9] [4] Однако неизбежное требование наличия отдельного электрода сравнения делает систему в целом более громоздкой и потенциально более хрупкой.

История [ править ]

МОП - транзистор (металл-оксид-полупроводник полевой транзистор) [10] был изобретен Египетский инженер Mohamed М. Atalla и корейский инженер Давон Канг в 1959 году [11] инженер - голландский Пит Bergveld позже изучал MOSFET и поняли , что это может быть адаптирована в датчик для химических и биологических применений. [10]

В 1970 году Бергвельд изобрел ионно-чувствительный полевой транзистор (ISFET). [12] Он описал ISFET как «особый тип полевого МОП-транзистора с затвором на определенном расстоянии». [10] В структуре ISFET металлический затвор стандартного MOSFET заменен ионно- чувствительной мембраной , раствором электролита и электродом сравнения . [13]

ChemFET основаны на модифицированном ISFET - концепции, разработанной Бергвельдом в 1970-х годах. [4] Существует некоторая путаница в отношении отношений между ChemFET и ISFET. В то время как ISFET обнаруживает только ионы, ChemFET обнаруживает любые химические вещества (включая ионы).

См. Также [ править ]

  • Химирезистор
  • EOSFET
  • Электронный нос

Ссылки [ править ]

  1. ^ Reinhoudt, Дэвид Н. (1992). «Применение супрамолекулярной химии в разработке ионоселективных CHEMFET» . Датчики и исполнительные механизмы B: химические . 6 (1–3): 179–185. DOI : 10.1016 / 0925-4005 (92) 80052-у .
  2. ^ Лугтенберг, Ронни JW; Антонисс, Мартин МГ; Эгберинк, Ричард Дж. М.; Энгберсен, Йохан Ф.Дж.; Рейнхудт, Дэвид Н. (1 января 1996 г.). «CHEMFET на основе полисилоксана для обнаружения ионов тяжелых металлов» . Журнал химического общества, Perkin Transactions 2 . 0 (9): 1937. DOI : 10.1039 / p29960001937 . ISSN 1364-5471 . 
  3. ^ a b c Джаната, Иржи (1 ноября 2004 г.). «Тридцать лет CHEMFET - личное мнение». Электроанализ . 16 (22): 1831–1835. DOI : 10.1002 / elan.200403070 . ISSN 1521-4109 . 
  4. ^ а б в г Бергвельд, П. (2003). «Тридцать лет ИСФЕТОЛОГИИ» . Датчики и исполнительные механизмы B: химические . 88 (1): 1–20. DOI : 10.1016 / s0925-4005 (02) 00301-5 .
  5. ^ a b c d e Антонисс, Martijn MG; Рейнхудт, Дэвид Н. (1 октября 1999 г.). «Потенциометрические анионо-селективные сенсоры». Электроанализ . 11 (14): 1035. DOI : 10.1002 / (sici) 1521-4109 (199910) 11:14 <1035 :: aid-elan1035> 3.0.co; 2-я . ISSN 1521-4109 . 
  6. ^ Врублевский, Войцех; Войцеховский, Камил; Дыбко, Артур; Бжожка, Збигнев; Эгберинк, Ричард Дж. М.; Snellink-Ruël, Bianca HM; Рейнхудт, Дэвид Н (2001). «Долговечность фосфат-селективных CHEMFET». Датчики и исполнительные механизмы B: химические . 78 (1–3): 315–319. DOI : 10.1016 / s0925-4005 (01) 00832-2 .
  7. ^ Антонисс, Martijn MG; Snellink-Ruël, Bianca HM; Энгберсен, Йохан Ф.Дж.; Рейнхудт, Дэвид Н. (1 января 1998 г.). «Химически модифицированные полевые транзисторы с нитритной или фторидной селективностью». Журнал химического общества, Perkin Transactions 2 . 0 (4): 775. DOI : 10.1039 / a709076e . ISSN 1364-5471 . 
  8. ↑ Хан, Джин Ву; Рим, Тайук; Пэк, Чанг-Ки; Мейяппан, М. (30 сентября 2015 г.). "Химический стробируемый полевой транзистор путем гибридной интеграции одномерной кремниевой нанопроволоки и двумерной тонкой пленки из оксида олова для газового датчика малой мощности". Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 7 (38): 21263–9. DOI : 10.1021 / acsami.5b05479 . ISSN 1944-8244 . PMID 26381613 .  
  9. ^ Хименес-Хоркера, Сесилия; Ороско, Джахир; Балди, Антони (24 декабря 2009 г.). «Микросенсоры на базе ISFET для мониторинга окружающей среды» . Датчики . 10 (1): 66. DOI : 10,3390 / s100100061 . PMC 3270828 . PMID 22315527 .  
  10. ^ a b c Бергвельд, Пит (октябрь 1985 г.). «Влияние датчиков на основе MOSFET» (PDF) . Датчики и исполнительные механизмы . 8 (2): 109–127. Bibcode : 1985SeAc .... 8..109B . DOI : 10.1016 / 0250-6874 (85) 87009-8 . ISSN 0250-6874 .  
  11. ^ "1960: Металлооксидный полупроводниковый (МОП) транзистор продемонстрирован" . Кремниевый двигатель: хронология полупроводников в компьютерах . Музей истории компьютеров . Проверено 31 августа 2019 .
  12. ^ Крис Тумазу; Пантелис Георгиу (декабрь 2011 г.). «40 лет технологии ISFET: от нейронального зондирования до секвенирования ДНК» . Письма об электронике . DOI : 10.1049 / el.2011.3231 . Дата обращения 13 мая 2016 .
  13. ^ Шёнинг, Майкл Дж .; Погосян, Аршак (10 сентября 2002 г.). «Последние достижения в области биологически чувствительных полевых транзисторов (BioFET)» (PDF) . Аналитик . 127 (9): 1137–1151. Bibcode : 2002Ana ... 127.1137S . DOI : 10.1039 / B204444G . ISSN 1364-5528 . PMID 12375833 .